PBL教學法在食品微生物學設計性實驗教學中的問題設計研究

王玲　雷曉凌　伍彬　劉穎　劉喚明　曾少葵

摘要：食品微生物學是輕工食品科學類各專業的一門重要的專業基礎課，該門課程主要講授微生物對食品貯藏、制造、運輸及銷售過程中的重要影響。PBL教學法是以學生為主體、以問題為中心，圍繞問題的主動學習，而不是圍繞課程程序學習的教學方法，其目的在于提高學生的主動學習能力、分析和解決問題的能力及獨立思考的能力。設計性實驗是通過合理的、科學的和有意義的問題的設計來激發學生的學習興趣，使學生的綜合能力及創造性思維能力不斷提高的新型教學方法，是輕工食品類專業基礎課程——“食品微生物學”實驗教學的重要內容。

關鍵詞：PBL教學法；食品微生物學；設計性實驗；問題設計；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）30-0167-03

食品微生物學是輕工食品科學類各專業的一門重要的專業基礎課，該課程是一門與生產生活的實際聯系非常緊密且實踐性極強的課程。基于問題的學習（problem-based learning，簡稱PBL）教學法，目前已成為高校課程改革中較為常用的一種教學模式，與傳統的“教師教，學生學”的教學模式、教學方法不同，PBL教學法是把教學活動的主體由“以學科為中心”轉移到“以學生為中心”，把教學工作的重點由“以課程為中心”轉移到“以問題為中心”的軌道上來。PBL教學法在食品微生物學設計性實驗教學過程中的問題設計要考慮多種因素，讓更多的學生參與到思考當中并能主動地、更好地學習和獲取相關的知識。

一、結合食品微生物學實驗教學大綱的要求來設計問題

PBL教學法問題的設計，首先要以教學大綱的要求為原則，與教學內容和進度相匹配，所選案例應引導學生自然進入規定的學習領域，并達到預期的目標。

對于輕工食品類學校的食品科學與工程、食品質量與安全專業的學生，食品微生物學實驗課大綱要求，在學生掌握基本的操作性實驗內容后，需要開設設計性實驗。設計性實驗包括了微生物菌種的分離、發酵產品的開發及檢驗，食品腐敗變質、食物中毒及食源性致病微生物的檢測檢驗等。在進行問題設計時，需要把教學大綱中的內容通過問題使學生全面掌握與學習。如通過“葡萄皮上菌種的分離、葡萄酒的發酵及其產品的品質檢測”的問題設計，使學生通過自主查詢文獻、組織資料自主實驗過程，對菌種的分離方法、葡萄酒釀造的過程、原理、代謝機制等知識點就更加清楚了，明白酵母菌將葡萄果實中的主要糖分——葡萄糖進行分解利用，通過厭氧途徑進行發酵，最終形成葡萄酒。

二、結合教學目標、學生興趣、層次，設計問題

隨著食品微生物學實驗教學的學習，學生對微生物學基礎知識有了基本的認識，已經掌握了一些食品微生物學最基礎的實驗操作技能，其中包含有無菌操作技術、顯微鏡的使用、高壓蒸氣滅菌、細菌的培養與染色、細菌的營養與代謝等，為設計性實驗的順利開展奠定了良好的實驗基礎，此時可以開始讓學生根據自己的興趣，設計一個與微生物學有關的實驗方案，用以驗證某個微生物學理論或解決某個與微生物學相關的實際問題等，對微生物學某方面某領域的相關內容更加熟悉。例如可以設計問題——“空氣中微生物的檢測”，使學生對空氣中微生物的分布、傳播方式、環境中空氣消毒的意義和方式等有了進一步的了解。同時，設計性實驗問題有時也可根據學生的學習能力和學習進度逐步分成多個層次逐步開設。如可結合本校的海洋特色開設設計性實驗如“水產品中的微生物檢驗”、“魚、蝦、貝類水產食品中微生物的分離、純化和鑒定”、“魚露、蝦醬、蠔油等發酵食品的制作和微生物檢測”等。學生在完成實驗過程中，針對實驗方案所涉及的領域查閱一些相關資料，通過自主設計實驗全過程的鍛煉，掌握了基本的微生物學的研究方法，從而豐富了微生物學知識體系。同時，教師在進行教學時，要時刻注意學生們對問題的反應情況，明白學生才是課堂的主導。在對學生進行問題設計時要以學生為中心的原則進行，根據不同的學生對知識的把握情況設計難度不同的問題，對于一些很難的問題，教師要注意在問題情景中進行詳細的闡述，直到學生明白為止。

三、結合學生在生活中熟知的、常見的實際問題或現象，設計問題

教師設計問題除了要考慮促進學生認知發展的知識，還應該包含能促進學生全面發展的情感內容和實踐內容。食品微生物學是一門實踐性很強的學科，其研究內容與成果和我們的日常生活有著密切的聯系，結合食品微生物學領域的與教學相關的、學生在生活中熟知的、常見的實際問題或現象來設計問題，通過教師由淺入深、由表及里的引導，讓學生將所學知識與技能進行遷移，使學生能解決具體問題，在解決實際問題的過程中逐步提高學習能力和創造能力。如通過對“霉爛水果中真菌的分離與鑒定”、“酸奶中乳酸菌的分離和鑒定”、“腐乳中毛霉的分離和鑒定”等學生在生活中熟知的、常見的實際問題或現象設計實驗，學生掌握了自己設計實驗方案的技能后，可以極大地提高微生物學的實驗基本技術。在規定內容實驗課上，學生每次學到的是一項或幾項實驗技術，而在PBL教學法自主設計實驗過程中，學生要綜合應用這些技術，并且要反復實踐，如對微生物實驗中的取樣、菌種分離、純化、初步鑒定等微生物學基本技術非常熟悉；對一些具體技術如培養基配制技術、微生物的無菌操作技術、微生物的細胞染色技術與利用微生物進行簡單的發酵技術、顯微鏡使用技術和微生物觀察培養技術等更加熟悉了。

四、結合學科前沿的科研成果，設計問題

食品微生物學實驗多年來形成的“以學科為中心”的傳統教學方法，雖然教師可以對基本知識進行詳細的講解和演示，把本學科最基本的知識傳授給學生。但這種傳統的教學法不利于學生對知識整體性和系統化的把握，不能發揮學生的主動性和創造性，不利于學生獨立思考、綜合分析問題和創新意識的培養。另外，由于學生的專業性限制和培養方案的約束，學生不可能隨時了解微生物學前沿的科研成果，這就需要教師將課程內容與該學科較為前沿的研究成果相結合，激發學生的好奇心，增強學生的學習興趣，用較為新穎的問題去誘導學生主動思考。這樣可以使學生對問題的關注點很快集中，進而學生可以去主動地探索所需學習的內容，使學生的學習主動性得到極大的提高。

近幾年，隨著環境污染問題不斷加劇，食品安全問題也變得越發尖銳。而在這些食品安全事件中，微生物污染是最常見的導致食品安全事件的原因之一，一些常見的致病菌如大腸桿菌、沙門氏菌、單核細胞增生性李斯特菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌等導致的食品安全事件時有發生，在全球性類似的食品安全問題日趨嚴重的形勢下，如何使讓學生在學習食品微生物學實驗時緊跟學科發展和社會發展的步伐？傳統的本科教學過程中對這些致病微生物的檢測方法主要是依賴于微生物富集培養、選擇性分離和生化鑒定，這種方法存在著操作煩瑣、時間冗長、檢出效率及靈敏度低、出現假陰性等缺點。近年來，微生物的檢測方法和技術已經有了突飛猛進的發展，一些快速檢測方法包括分子生物學方法如PCR、熒光定量PCR等各種新技術逐漸成為研究的熱點。結合這些前沿的研究成果，可以設計問題如：“水產品中沙門氏菌PCR快速檢測技術及應用”，學生通過查閱資料和文獻，可以對一些食源性致病菌檢測的樣品前處理方法、特異性引物設計、PCR條件優化等食品微生物快速檢測知識進行了解，完成實驗后，以實驗小組為單位，按正式出版刊物能發表的論文格式寫作論文并鼓勵學生積極投稿，有效地鍛煉了學生的科研論文寫作能力；在對實驗結果進行分析過程中，可以提高學生分析問題的能力；最后要求每小組至少選一名同學對實驗過程及結果進行匯報講演，以鍛煉學生的口頭表達能力。通過在實驗課堂上引入一些前沿的科學研究，在提高教師教學效果的同時也可以培養學生對科研的興趣，為今后進一步的學習或研究打下一定的基礎。

五、結語

將PBL教學法應用在食品微生物學設計性實驗中，前提是要求教師必須預先根據授課內容設立具有針對性的問題，而且這些問題必須是能夠引導學生更好地學習這門課程，以激發學生的學習興趣，使學生明確學習目標。問題設計的方法可以是多種多樣的，教師應根據具體情況和條件，在教學中發揮主導作用，創設出適合學生實際，內容健康新穎，緊緊圍繞教學目標而又有感染力的問題。當然，設計的問題要求是要能引起學生的學習興趣，激發學生的創新思維能力，并且可以極大地促進學生創造性思維能力和綜合能力的提高。

參考文獻：

[1]王玲，雷曉凌，伍彬.PBL教學法在食品微生物學設計性實驗教學中的應用[J].高校實驗室工作研究，2015，（02）：11-13.

[2]辛明秀，王純，孫正剛，吳登峰.微生物學自主設計實驗教學改革探索[J].中國大學教學，2005，（02）：30-31.

[3]朱克虹.高職學院微生物設計性實驗教學的探討[J].西南軍醫，2007，（04）：106-107.

[4]侯振江，侯建章.PBL教學法問題情境設計研究進展[J].遼寧醫科大學學報，2011，13（11）：29-31.

[5]王芳.PBL教學法在微生物學實驗教學中的應用與效果評價[J].實驗室科學，2009，（8）：49-50.

[6]曾薇.論醫學類專業《有機化學》的問題情境設計[J].中山大學研究生學刊：自然科學、醫學版，2015，1（36）：10-14.

[7]陳安徽，邵穎，陳宏偉，秦杰，王陶，李文.食品微生物學實驗課程中模塊化教學的應用探索[J].教育教學論壇，2017，（41）：226-227.

[8]高文.情境學習與情境認知[J].教育發展研究，2001，（8）：30-35.

[9]朱鐵群，成慶利.微生物學設計性實驗教學個案分析[J].微生物學通報，2007，34（5）：1011-1013.

[10]唐亞平.論PBL教學法中問題的設計[J].中國醫藥導報，2007，（27）：15-17.

[11]曹媛媛，張明，唐欣昀，等.PBL教學法在微生物學教學中的應用[J].微生物學雜志，2013，30（4）：97-99.

[12]蘇小平，楊明金，李楠，等.PBL教學模式在本科生綜合設計性實驗中的應用[J].基礎醫學教育，2014，16（1）：24-26.

[13]初紅艷，劉志峰，昝濤，程強.機械制造課程群體系構建與實施——基于工程教育認證畢業要求[J].高等工程教育研究，2017，（05）：140-144.

[14]劉勝貴.微生物學實驗教學模式的探索與實踐[J].微生物學通報，2006，（06）：146-149.

[15]王福明.新建本科院校動科類專業動物生理學實驗教學改革探索[J].教育教學論壇，2011，（09）：35-36.

[16]王婧，李蘭嵐，胡夢紅.基于微課背景下轉變視頻拍攝主體的實踐教學改革——以湖南食品藥品職業學院《食品微生物學》課程為例[J].教育現代化，2017，4（26）：48-49+52.

[17]楊保偉，趙旭博.論食品專業學生學習食源性致病菌課程的重要性[J].教育現代化，2016，3（40）：180-181.

[18]莫明遠，王祖浩.創設問題情境啟發自主探究提升科學素養[J].化學教育，2010，（7）：16-17.

[19]趙鴻雁.微生物學自主設計實驗教學改革探索[J].中國現代藥物應用，2009，3（24）：208-209.

[20]陳爽.應用型人才培養模式的實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2012，31（08）：1-3+38.

[21]龍云飛，葛圓圓，李志禮.PBL教學法在化工原理教學改革中的應用[J].化工高等教育，2011，28（04）：97-99.